Vantaggi del relè bistabile a bassa potenza: potenza in standby pari a zero, bobine più fredde, migliore selezione

Un relè monostabile da 12 V con una bobina da 400 mW che rimane eccitata 24 ore su 24 brucia circa 9,6 Wh al giorno mantenendo un contatto chiuso. Quaranta canali in un pannello di illuminazione, o i contatti di mantenimento all'interno di un contatore intelligente che deve rimanere chiuso per anni, lo trasformano in uno dei carichi continui più grandi sulla scheda. I relè bistabili a bassa potenza lo rimuovono: un breve impulso cambia lo stato e un magnete permanente lo mantiene lì senza corrente di mantenimento.

La conclusione in anticipo. Se un contatto deve rimanere in una posizione per ore, giorni o anni, un relè bistabile rimuove l'alimentazione della bobina allo stato stazionario, il calore della bobina e l'headroom di alimentazione che ne derivano. Ciò che non rimuove è lo sforzo ingegneristico, perché si scambia una corrente di bobina costante con un driver di impulsi, una convenzione statale documentata e una decisione di sicurezza.

Cosa significa effettivamente bassa potenza in un relè bistabile

Entrambe le famiglie di relè muovono i contatti con il campo magnetico di una bobina. La differenza è ciò che accade dopo. Un relè monostabile è mantenuto nella posizione di rilascio da una molla, quindi la bobina deve rimanere eccitata per tutto il tempo in cui il contatto deve rimanere chiuso. Un relè bistabile utilizza un magnete permanente per mantenere l'armatura nella posizione stabile in cui è stata portata l'ultima volta, quindi la bobina deve solo spostarla, solitamente con un impulso da 5 a 20 ms alla tensione nominale della bobina.

Il metodo di azionamento dipende dalla configurazione della bobina. Un relè bistabile a bobina singola si imposta e si ripristina invertendo la polarità, il che richiede un semiponte o ponte H, due uscite che non devono mai sovrapporsi e una bobina che fluttua sopra il suolo. Una versione a doppia bobina dedica un avvolgimento all'impostazione e un altro al ripristino, quindi sono sufficienti due interruttori low-side, al costo di una finestra della bobina più grande e di un costo unitario leggermente superiore.

L'aritmetica è dove il caso diventa chiaro. Una bobina da 400 mW tenuta accesa continuamente consuma circa 34,5 kJ (9,6 Wh) al giorno; lo stesso relè in forma bistabile, commutato cento volte al giorno a 8 mJ per impulso, consuma circa 0,8 J. Per una visione di tale confronto a livello di circuito, questa spiegazione di come i circuiti relè bistabili riducono l'alimentazione in standby rispetto ai relè convenzionali copre la temporizzazione degli impulsi e lo stadio driver.

Vantaggi visibili nei progetti reali

Le schede tecniche elencano gli stessi vantaggi. In pratica ognuno risolve un problema specifico, ed è utile sapere per quale problema si sta acquistando una soluzione.

Alimentazione in standby e durata della batteria

L'assorbimento in stato stazionario di una bobina bistabile è essenzialmente la perdita del suo stadio driver, spesso nell'ordine dei microampere, quindi il consumo passa da continuo a per operazione. In un dispositivo alimentato a batteria che commuta una valvola alcune volte al giorno, questa è la differenza tra una batteria a bottone che dura settimane e che dura anni. Sulle apparecchiature alimentate dalla rete elettrica lo stesso cambiamento emerge nei dati di standby e nei documenti di conformità alle spalle.

Meno calore della bobina, più margine termico

Una bobina energizzata è un piccolo resistore senza un posto dove inviare il suo calore. Una bobina da 0,4 W all'interno di un relè sigillato aumenta la temperatura interna di diversi gradi rispetto a quella ambiente e il calore raggiunge la molla di contatto, il corpo in plastica e i componenti vicini. La sua rimozione amplia i margini di declassamento, rallenta l'invecchiamento dell'isolamento e può fare la differenza tra una parte standard e una versione a 105 °C in un armadio caldo.

Forza di contatto che non segue la bobina

Poiché è il magnete e non il flusso della bobina a trattenere l'armatura, la pressione di contatto rimane costante indipendentemente da ciò che fa la linea di alimentazione. Brevi cali di tensione non possono far vibrare i contatti e il relè è meno sensibile alle vibrazioni rispetto a un tipo monostabile mantenuto solo dalla corrente della bobina. Nella misurazione e nel controllo industriale ciò significa meno interruzioni inspiegabili.

Fornitura più piccola, dimensionamento più semplice

Quaranta bobine da 0,4 W aggiungono 16 W a un binario CC prima di qualsiasi altra cosa. Togliendo quel carico, il trasformatore, la capacità di massa e il dissipatore di calore si restringono, oppure la stessa alimentazione può alimentare più canali. Il risparmio è spesso maggiore della differenza di prezzo tra i due tipi di relè.

Laddove lo stadio driver esiste già e la priorità è la portata dei contatti più la certificazione, un relè bistabile da 16 A o 20 A con approvazione UL e CQC copre i carichi di apparecchi e illuminazione senza hardware della bobina aggiuntivo.

Relè bistabile FH42L 16A/20A con UL e CQC Un relè bistabile compatto da 16 A/20 A con approvazione UL/CQC, opzioni a bobina singola o doppia e bassa potenza della bobina da 250 mW per la progettazione di elettrodomestici, illuminazione e contatori. Visualizza il prodotto →

Dove i relè bistabili a bassa potenza guadagnano il loro posto

I relè bistabili non sono un aggiornamento universale. Sono vantaggiosi quando un contatto mantiene il suo stato per lungo tempo, quando l'involucro è sigillato o caldo o quando ogni milliwatt di standby deve essere giustificato.

Misurazione intelligente e controllo del carico

Un contatto di disconnessione dell'intera casa all'interno di un contatore può rimanere chiuso per anni e si prevede che si apra comunque al primo comando alla fine di tale periodo. Il calore della bobina in questo caso non è solo energia sprecata: riscalda il percorso corrente e sposta la linea di base termica della catena di misurazione, consumando il budget di standby che continua a diventare sempre più ristretto. Per questo compito sono comuni i relè bistabili con potenza nominale compresa tra 80 A e 125 A, normalmente insieme a uno shunt o un trasformatore di corrente sul lato di misurazione. L'applicazione prende nota misurazione intelligente dell’elettricità mostrare come queste parti si incastrano.

Un relè bistabile specifico sia per il contatore intelligente che per il controllo dell'illuminazione consente a un codice di servire l'interruttore di carico interno del contatore e il circuito di illuminazione esterno che controlla.

Relè bistabile W30L 40A/50A per illuminazione e contatori intelligenti Relè bistabile da 40 A/50 A conforme a UL, TÜV e CQC con interruttore manuale, contatti 1 A/1 B/1 C e sovratensione nominale di 12 KV per illuminazione e commutazione del carico del contatore intelligente. Visualizza il prodotto →

Illuminazione e controllo degli edifici

Un pannello con quaranta canali monostabili dissipa energia ogni giorno sia che qualcuno accenda o meno una luce. I canali di blocco mantengono lo stato dell'ultima scena senza corrente nella bobina e mantengono tale stato anche dopo il ripristino del controller o l'aggiornamento del firmware.

Apparecchiature di ricarica, solari e di accumulo

Nei punti di ricarica e negli inverter, i relè bistabili si adattano ai percorsi CA che devono rimanere collegati per lunghi periodi ed evitano le interruzioni e le richiusure che altrimenti causerebbero un calo di rete. I valori nominali dei contatti in quella famiglia vanno da circa 25 A fino a 270 A, coprendo la maggior parte dei percorsi monofase e trifase più piccoli.

Dispositivi alimentati a batteria e remoti

L'arresto remoto, le valvole di bloccaggio e le disconnessioni controllate dalla telemetria non aggiungono nulla al budget corrente medio tra le operazioni, che mantiene la corrente di sonno dove il progettista intendeva che fosse.

Le versioni a bobina singola e doppia cambiano il circuito, non il vantaggio

Entrambe le configurazioni forniscono potenza di tenuta pari a zero; differiscono in ciò che deve fare il conducente. Con una singola bobina, impostazione e ripristino sono polarità opposte, quindi il driver necessita di un mezzo ponte o ponte H e le due uscite non devono mai essere attive insieme. Con due bobine, ogni avvolgimento ha il proprio interruttore low-side, il cablaggio è più semplice e la polarità non può essere invertita, al costo di una finestra della bobina più grande.

Due dettagli colgono le persone. Un canale del driver spento che perde corrente può eccitare parzialmente una bobina, quindi la perdita deve essere controllata rispetto alla soglia di non funzionamento del relè. Inoltre, l'ampiezza dell'impulso è specificata in base alla tensione nominale della bobina, quindi un progetto che guida la bobina da un condensatore o da una guida che si piega sotto carico può fornire meno energia del previsto, soprattutto a basse temperature, dove la resistenza della bobina è al minimo.

Laddove lo spazio sulla scheda conta più della semplicità del conducente, un relè bistabile disponibile sia nella versione a bobina singola che a bobina doppia mantiene un ingombro e uno sforzo di qualificazione mentre il conducente decide la disposizione.

Relè bistabile FH31L 80A per misurazione intelligente Relè bistabile da 80 A conforme a IEC62052-31 UC2 con opzioni a bobina singola o doppia e ingombro orientato al contatore, adatto alla commutazione di contatori intelligenti dove è utile il mantenimento dello stato. Visualizza il prodotto →

Compromessi e una lista di controllo per la selezione

Il compromesso principale è comportamentale piuttosto che elettrico: un relè bistabile ricorda. Questo è un vantaggio nella misurazione e nell'illuminazione e un pericolo nei circuiti destinati a diseccitarsi quando l'alimentazione di controllo scompare. Se una funzione di sicurezza dipende dalla caduta del relè, mantenere un dispositivo monostabile su quel percorso o aggiungere un contatto ausiliario in modo che il controller possa leggere la posizione reale dopo un riavvio.

Altri tre limiti rientrano nella revisione del progetto. La bobina non può fungere da indicatore di stato, poiché la corrente circola solo durante l'impulso. La saldatura dei contatti non è deducibile dalla bobina. Inoltre, la bobina è classificata per servizio di breve durata, quindi sia l'hardware che il firmware dovrebbero garantire che un impulso termini anche se il controller si blocca a metà sequenza.

Quando si confrontano le parti candidate, questi sono i parametri che decidono se il progetto sopravvive sul campo:

• Valore nominale del contatto rispetto allo spunto reale, non alla corrente costante, poiché la lampada e i carichi capacitivi assorbono molte volte la corrente nominale per pochi millisecondi.
• Tensioni della bobina di attivazione e di rilascio nell'ambiente specificato più freddo e più caldo, non solo a 25 °C.
• Ampiezza dell'impulso, intervallo minimo tra le operazioni e ciclo di lavoro consentito.
• Configurazione della bobina, più la corrente di dispersione dello stadio driver che la alimenta.
• Materiale e struttura del contatto, poiché AgSnO2 e i ponti a doppio contatto tollerano lo spunto meglio di un singolo contatto fine.
• Certificazione e varianti di temperatura per il mercato di destinazione: UL TUV CQC RoHS

I vantaggi del relè bistabile a bassa potenza si riducono a un cambiamento nel design: la bobina smette di essere un carico continuo e diventa un evento breve. Tutto il resto ne consegue: minor consumo in standby, meno calore all'interno dell'involucro, una fornitura minore e un contatto che mantiene la sua posizione durante interruzioni e abbassamenti di tensione. Il prezzo è un driver di impulso, una convenzione statale documentata e una risposta chiara a cosa dovrebbe fare il relè quando l'alimentazione di controllo scompare. Stabilisci prima questi tre punti e il confronto delle parti diventa principalmente una questione di classificazione dei contatti, configurazione della bobina e certificazione.